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1、水隔离浆体泵在尾矿输送中的设计范例【摘要】：水隔离浆体泵输送尾矿的原理是将输送尾矿的主动设备转变为清水泵，从而减少对主设备的磨损，适合高扬程、大流量的尾矿输送，能降低生产成本，稳定生产流程。 一、前言 水隔离浆体泵（以下称水隔离泵）是一种新型浆体输送设备，该设备以水为驱动液体或传压介质，以等流量等压离心泵作为动力源，通过主机变频控制三个隔离罐交替吸入或排出矿浆，实现矿浆输送，是一种具有扬程高、流量适应范围大、输送浆体浓度高、使用周期长的理想输送设备。1987年经冶金部鉴定认为：该泵具有结构简单、运行可靠、磨损小、寿命长、操作和维护方便等特点，是高浓度浆体长距离高扬程管道输送的理想设备。二、水隔
2、离泵的组成及工作原理（一）水隔离泵的组成以及单罐工作原理水隔离泵由高压清水泵、隔离罐、给料装置、控制阀、液压站、变频器、微机自控系统及辅助装置组成。图1 单罐水隔离泵组成示意图1浮球；2清水；3尾矿浆；4进水清水阀；5出水清水水阀；6出浆止回阀；7进浆止回阀；8水隔离泵罐体 如图1所示，在压力容器（隔离罐）内，有一浮球1，浮球的上端是清水，下端是尾矿浆。当外部尾矿浆加压后通过进浆止回阀7进入隔离罐时，浮球浮起，此时，出水止回阀5打开，上部的清水排出容器；当尾矿浆进入隔离罐适量后，出水止回阀5关闭，进水止回阀4在压力作用下打开，高压水进入隔离罐，通过浮球传力将高压水的压力转给浮球下面的尾矿浆，排
3、浆止回阀6在压力的作用下打开，此时进浆止回阀7关闭，高压尾矿浆通过排浆管输送至尾矿库；当浮球下降到一定高度后，出水止回阀5打开，进水止回阀4关闭，浮球上部清水泄压，同时，进浆止回阀7打开，排浆止回阀6关闭，向隔离罐内进浆。尾矿浆到达一定量后，重复上述过程，周而复始，从而实现利用加压清水做动力输送尾矿浆的目的。（二）水隔离泵系统的组成及设备 单罐水隔离泵的输送尾矿浆过程是断续的，不符合实际生产的需要。实际生产中的水隔离泵是一个严密的设备组合系统。主要设备有：隔离罐组合（A,B,C三个）、渣浆泵、清水泵、液压站、喂料罐、清水回水池及变频设备等，详见图2。图2 水隔离泵组工作原理图1尾矿浓密池；2渣
4、浆泵；3喂料罐；4进浆管；5进浆止回阀；6排浆止回阀；7水隔离泵罐体；8浮球；9探头；10回水清水阀；11进水清水阀；12清水进水管；13清水回水管；14液压站；15微处理控制器；16变频器；17多级离心泵；18回水池；19排浆管 渣浆泵的作用是将浓密池底流尾矿提升至喂料罐内。隔离罐组合由A、B、C三个并联单罐组成，分别有罐体、浮球、液压控制清水阀、进出浆止回阀等部件。微处理控制器向液压站发送周期性方波信号，使液压站按一定的规律打开和关闭6个清水进水、回水阀，使3个罐轮换工作，进浆、排浆、进水、回水分别以1/3周期进行工作，从而使整个系统连续进水、回水、进浆和排浆。清水泵一般采用多级离心泵，其
5、能力符合尾矿输送的流量和扬程要求，可将回水池中的清水送入高压罐，形成高压水。喂料罐高于隔离罐的顶端，尾矿浆进入喂料罐后能通过自身压力打开隔离罐的进浆止回阀进入罐体。清水泵从回水池中吸水加压后送入隔离罐，回水自流进入回水池，循环使用。考虑到水的损耗，回水池应该补充一定新水。变频器在微处理器的控制下，改变清水泵电机的转速，使系统处于节能状态。微处理控制器是整个系统的指挥中心，其主要作用有：1、显示系统各个部件的即时工作状态。2、数字显示。显示浮球上下运动的时间，即某一个罐进浆时间和排浆时间，通过数字比较，可判断出该罐的清水耗量。3、自动调节清水量。微处理器接受到进排浆时间数据后，对清水泵流量进行判
6、断，并向变频器发出指令，提高或降低电机频率，调节水泵流量使系统处于最佳状态。4、发送方波脉冲。按一定周期向液压站发送方波电信号，使3个隔离罐相互弥补，连续工作。（三）水隔离泵系统的工作原理 渣浆泵将尾矿浆送入高位喂料罐内，矿浆通过自身压力打开水隔离泵其中一个隔离罐的进浆止回阀，向罐内送浆；此时该罐的清水回水阀打开，向回水池排水，达到一定量后，高压水进入罐体开始排浆。同时，另外2个隔离罐以1/3周期的时间差进浆和排浆。由于喂料罐向水隔离泵进浆、清水泵向水隔离泵进水以及水隔离泵向尾矿库输送矿浆均是连续不断的，从而实现整个系统工作的连续性。 三、工程实例 （一）某铁矿工程概况 某铁矿设计年处理矿石8
7、0万t，尾矿处理量约44万t。浓缩后尾矿矿浆流量为90m3/h，输送浓度为45%，矿浆密度1.48 t/m3。尾矿平均粒径0.063mm，输送距离约为1.2km，初期扬程120m，终期扬程360m。尾矿经选矿主厂房流至38m尾矿浓缩池进行浓缩后，从浓缩池底流经水隔离泵输送至尾矿库堆存，从而实现尾矿长距离、高扬程、高浓度的输送。在有色矿山中，渣浆泵和水隔离泵是尾矿输送中常用设备。针对本工程现场实际条件，对渣浆泵与水隔离泵进行方案比较如下： 方案一：采用渣浆泵输送尾矿。选用100/80EHH泵6台串联，单台性能参数：Q100m3/h，H60m，N45.6kW。 方案二：采用水隔离泵输尾矿。选用QG
8、B1004泵1台，单台性能参数：Q100m3/h，H400m，N5.5kW，配套D85676水泵2台（一用一备），单台性能参数：Q85m3/h，H335m，N160kW。经分析比较可知：1、设备管理及工作环境。由于渣浆泵多级泵接力输送，管理、操作、检修不便，而且其承压高，密封填料磨损极快，容易发生高压尾矿浆向外喷射的事故，需要频繁更换填料，清理地下矿浆，操作环境需要人工体力劳动。水隔离泵设备操作简单，维修量少，工作环境干净，自动化程度更高。2、设备损耗。渣浆泵轴套及轴承的损坏率很高，维修频繁，更换设备费用昂贵。采用水隔离泵输送尾矿时，主动力设备为清水泵，利用水作为压力传送尾矿浆，对泵体磨损小，
9、设备维修量小，更换周期长。3、电耗。水隔离泵输送尾矿时设备总功率为172.5kW，渣浆泵多级泵接力输送时，设备总功率为273.6kW。因此，设计采用水隔离泵输送尾矿。 （二）水隔离泵的主要设计技术参数 型号：QGB1004；流量：Q100m3/h；扬程：P4.0MPa；尾矿平均粒度：0.063mm；尾矿干密度：2.85t/m3。 （三）水隔离泵系统其他设备根据计算出的主要设计技术参数，选择相配套的其它设备，说明如下：1、渣浆泵：80ZS40型，Q106m3/h，H25.9m，N18.5kW2台，1用1备。该渣浆泵为浓密机的底流泵，将尾矿扬至水隔离泵的喂料罐；2、清水泵：D85676，Q100m
10、3/h，H366m，N160kW2台，1用1备；3、变频器1台；4、微处理控制器等。 四、设计与施工中应注意事项 （一）清水泵的选择。水隔离泵内清水在循环使用过程中，不可避免会带入微量尾矿使循环水回水水质轻度浑浊，虽不影响循环水的使用，但会给高压清水泵传动部件产生不同程度的磨损。因此，选用与水隔离泵配套高压清水泵时应选择耐磨的多级高压清水泵；此外，若此清水泵扬程偏高，流量偏低，就会使其长期偏离最佳工况点处运行，造成效率下降，电耗高的现象。故清水泵的性能应与水隔离泵匹配，整体运行才能更好。 （二）回水池的设计。由于循环水回水含有微量尾矿，在本工程设计中，将回水池分为循环新水池和循环回水池，新水池
11、供清水泵吸水用，回水池则收集隔离罐排出水。回水池和新水池连通，同时在回水池内设置隔流板，使其具有平流沉淀池功能，对回水沉淀，能很好改善水隔离泵清水进水水质。 （三）水隔离泵补充水。由于水隔离泵内水和矿浆在循环传力过程中，循环水会进入矿浆成为尾矿而产生一定损耗。在本工程设计中，将浓密池溢流水回入循环新水池作为水隔离泵的用水，采用生产新水作为补充水，既降低生产成本，又提高回水利用率。 （四）水隔离泵循环新水及回水池大小的设计。据有关专家根据水隔离泵投产实践数据分析，水隔离泵水封水耗水量为输送矿浆的3%5%。根据这个数据，本设计中，新水池和回水池共储存12h用水量。 （五）喂料罐。罐体高度应满足罐内矿浆能通过自身压力打开隔离罐进浆止回阀从而进入隔离罐，本工程中喂料罐内径为1.3m，罐体高7m。
